1、- 1 -课程设计任务书课题名称 化工安全课程设计某化工储运公司安全设计院 （系）城市建设与安全工程学院专 业 安全工程姓 名学 号起讫日期 2013.6.242012.7.12指导教师2013 年 6 月 21 日- 2 -目录第 1 章 储罐的设计 .- 5 -1.1 甲醇储罐的设计 .- 5 -1.1.1 甲醇储罐的选型和选材 .- 5 -1.1.2 甲醇储罐的经济尺寸选择 .- 6 -1.1.3 甲醇储罐的壁厚设计 .- 7 -1.1.4 罐底设计 .- 11 -1.1.5 甲醇储罐的罐顶设计 .- 12 -1.1.6 甲醇储罐的安全附件 .- 14 -1.2 醋酸储罐的设计 .- 1
2、8 -1.2.1 醋酸储罐的选型和选材 .- 18 -1.2.2 醋酸储罐经济尺寸的选择 .- 21 -1.2.3 醋酸储罐的壁厚设计 .- 21 -1.2.4 醋酸储罐的罐底设计 .- 21 -1.2.5 醋酸储罐的罐顶设计 .- 22 -1.2.6 醋酸储罐的安全附件 .- 23 -第 2 章 罐区平面布置 .- 26 -2.1 储罐区平面设计要求 .- 26 -2.2 防火间距的确定 .- 26 -2.2.1 储罐之间防火间距的确定 .- 26 -2.2.2 储罐与防火堤之间防火间距的确定 .- 27 -2.3 防火堤和隔堤尺寸的确定 .- 28 -2.3.1 防火堤长和宽的确定 .-
3、28 -2.3.2 防火堤高度确定: .- 29 -2.3.3 隔堤尺寸的确定 .- 29 -2.4 防火堤和隔堤的基础设计 .- 29 -2.4.1 防火堤和隔堤的材料选择 .- 29 -2.4.2 防火堤防火、防腐、防冻涂层要求 .- 30 -2.4.3 防火堤、隔堤上的通道设置 .- 30 -2.4.4 防火堤内的地面设计 .- 30 -2.5 公用设施的布置 .- 30 -第 3 章 消防安全设计 .- 34 -3.1 消防通道的具体要求 .- 34 -3.2 消防等级的确定 .- 35 -3.3 灭火剂的选择 .- 35 -3.4 灭火设备的选择 .- 36 -3.5 消防水炮的布置
4、 .- 38 -3.6 消火栓的布置 .- 38 -3.7 消防水池的设计 .- 38 -第 4 章 危险性分析及安全措施 .- 40 -4.1 重大危险源辨识 .- 40 -4.2 危险性分析 .- 41 - 3 -4.2.1 甲醇危险性分析 .- 41 -4.2.2.醋酸的危险性分析 .- 43 -4.2.3.甲醇、醋酸罐区危险性分析 .- 44 -4.3 安全措施 .- 45 -4.3.1 甲醇罐区 .- 45 -4.3.2 醋酸罐区 .- 48 -4.4 事故树分析法的应用 .- 50 -4.4.1 甲醇中毒事故树分析 .- 50 -4.4.2 罐区火灾事故树分析 .- 53 -4.5
5、 安全管理 .- 57 -参考文献： .- 59 - 4 -某化工储运公司安全设计摘要本文安全设计首先分析了储罐区内的储存物质的物化和危险特性分析，确定储罐的设计参数，以及材料和型号的选择；其次对储罐上的主要构件、安全装进行了设计；然后对化工品储罐区展开了总平面布置，确定了消防间距、消防通道、消防等级、消防设备等消防问题，并对贮罐区物质危险性进行分析，划分火灾危险等级，设计合理的安全设施来预防事故，设计相应的安全对策和职业危害控制措施，最后制定了安全管理制度和应急救援预案。关键词： 储罐设计 消防平面布置 安全措施 应急对策 1、储罐的设计背景及设计要求：本设计背景为：某化工企业需建 5000
6、 甲醇储罐 4 只，6 只 4000 醋酸储罐，建设3m3m地点位于贮运码头罐区的预留地。另有一层办公室 400 ，检测分析室 50 ，配电33房 20 ，污水处理厂 200 ，3m3泵房 20 ，以及一汽车装卸站。当地最小频率风为西北方。设计要求：1、完成工程的平面布置设计：绘制总平面布置图，书写设计说明书。2、完成工程的消防安全设计：着重消防通道、消防等级确定，灭火剂（及器材）的选型，防雷电、静电措施设计。3、完成工程的安全技术及管理制度设计：a、着重于物质危险性分析及安全卫生措施及管理制度设计；b、着重于储罐、管道及其它相关设备危险性分析及安全附件的选择、安全技术措施及管理制度设计；c、
7、工程相关的其它安全技术设计，如开停车、检修维修及泄漏、火灾、爆炸事故的应急处治技术和方案。4、如需增加辅助设施，请自行添加设计内容5、平面布置按照遵循占地面积最小原则- 5 -第 1 章 储罐的设计1.1 甲醇储罐的设计1.1.1 甲醇储罐的选型和选材一、选型1、甲醇的理化性质： 物质名称 甲醇 分子式物化特性沸点（ ）64.8 相对密度（水-）0.79饱和蒸气压（KPa） 13.33（21.2熔点 -97.8蒸气密度（空气=1）111 溶解性 溶于水、醇、醚等外观与性状 无色澄清液体，有刺激性气味，易挥发，易流动。主要用途 主要用于制甲醛、香精、染料、医药、防冻剂等。火灾爆炸危险性 易燃，蒸
8、气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0% 36.5%(体积)闪点（ ） 11 引燃温度（ ）385 致死量 100200ml危险特性 易燃，蒸气能与空气形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触能发生化学反应或引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到远的地方，遇明火会引着起回燃。健康危害 对中枢神经系统有麻痹作用；对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；可致代谢性酸中毒。2 、内浮顶罐的性质内浮顶罐是在固定顶罐内部再加上一个浮动顶盖，主要由固定顶罐体、内浮盘、密封装置、通气孔、高低液位报警器等组成。这种罐的浮动顶漂浮在储液面上，浮顶与罐壁
9、之间有一环形空间,环形空间中有密封元件。浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层，随着储液上下浮动,使得罐内的储液与大气完全隔开,不受风雨等外界因素的影响，减少了储液储存过程中的蒸发损耗,减少了大气污染，易于保证贮液的质量和安全。因此，内浮顶罐是降低固定顶贮罐物料蒸发损失最安全、最经济、- 6 -最简便的结构形式，现已广泛用于储存汽油、醛类、醇类、酮类、苯类等易燃易爆易挥发的液体化学品。 内浮顶罐与固定顶罐比较有以下优点: (1)大量减少蒸发损耗。 (2)由于液面上有浮动顶覆盖,储液与空气隔绝,减少空气污染和着火爆炸危险,易于保证储液质量,特别适用于储存高级汽油和喷气燃料以及有毒污染的液体化学
10、品。 (3)易于将己建成固定顶罐改选为内浮顶罐,并取消呼吸阀,阻火器等附件,投资少,经济效益明显。 (4)因有固定顶能有效防止风砂、雨雪或灰尘污染储液,在各种气候条件下保证储液的质量,有“ 全天候车储罐 ”之称。 (5)在密封效果相同的情况下，与浮顶罐相比，能进一步降低蒸发损耗，这是由于固定顶盖的遮挡以及固定顶与内浮盘之间的气相层甚至比双盘式浮顶具有更显著的隔热效果。因此基于以上优点以甲醇的危险性故选用内浮顶罐为宜，从而增加其安全性。二、 选材储罐用材的选择根据储罐的设计温度、物料的特性、钢材的性能和使用限制，在保证储罐各部分安全、可靠的基础上节省投资的原则。甲醇储罐为常温常压下使用，甲醇在常
11、温下对金属腐蚀性极小，甲醇在碳钢中的腐蚀速度为0.01-0.05mm/a，所以罐体采用Q235-A 钢制造，其含碳量适中，综合性能最好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合。内浮顶由专业厂家生产制造，一般采用18-8不锈钢和铝及铝合金材料制成，对比甲醇在两种材料中的腐蚀情况，采用18-8不锈钢。1.1.2 甲醇储罐的经济尺寸选择贮罐在给定容积的情况下设计，直径和高度尺寸可有不同的组合。只有其中的一种尺寸的材料最省，相应投资最省。按材料最省和按费用最省两种计算贮罐的经济尺寸，在不考虑基础和土地费用的情况下，对小型敞口贮罐和封闭贮罐是完全相同的。计算贮罐经济尺寸见表 1。- 7 -表 1-1贮罐经济
12、尺寸储罐经济尺寸罐壁情况 储存形式 最省材料经济尺寸 最省费用经济尺寸小型敞口储罐 RHRH等壁厚小型封闭储罐 22不等壁厚 大型封闭储罐 C13注：=S 1 +S2, 。其中。 H为贮罐高度；R为贮罐直径；D 为贮罐直径(内径)；g为材料许用应力； 为焊接接头系数；S 1为储罐罐顶板厚度； S2为储罐罐底板厚度；C1为贮罐罐壁单位面积平均费用；C 2为贮罐罐底单位面积平均费用：C 3为储罐罐顶单位面积平均费用。从表 1-1 可以看出，对大型封闭贮罐，按材料最省的经济尺寸 H=。这实际上把罐顶和罐底都看作同等费用来考虑，而在工程中往往罐顶比罐底费用多。若把罐壁和罐顶费用看作相同的费用，并且分别
13、为罐底费用两倍时，其经济尺寸为 H=0.375D (1-1)较为合理。在确定贮罐的设计容积时，贮罐安全高度还应考虑液位的极限波动及消防的要求（贮罐空气泡沫接管到液面之间应留有一定高度，以保证储液面上泡沫覆盖层能有足够厚度） 。内浮顶罐的体积公式为： VHD24)21(在充装化工原料和成品是充装系数定位 0.9。利用公式（1-1） （1-2）则：1）甲醇储罐高度与直径计算结果为：D2H 0.375D30.950004D=26.6m，H=10m所以甲醇储罐的直径为 26.6m，高为 10.0m。1.1.3 甲醇储罐的壁厚设计设计参数：表 1-2- 8 -储罐内径：26.6m 罐壁高度：10m储罐设
14、计温度：55； 储罐设计压力：常压储液密度：相对密度：0.792 许用应力：157MPa腐蚀裕量 2C：2mm 钢板负偏差 1C：0.8mm其他设计参数1）设计压力设计压力是指设定的容器顶部的最高压力。由于甲醇和醋酸的饱和蒸汽压小于常压，设计压力为 0.1MPa。2）设计温度设计温度是指容器正常操作时，在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度，甲醇贮罐工作温度为常温。南京地区气温一般在 0 到 40之间，设计温度要大于其最高温度，取 55。3） 设 计 寿 命压 力 容 器 一 般 寿 命 为 10 到 20 年 ， 设 计 为 15 年 。4）腐蚀速率甲醇对碳钢腐蚀性不大，约为 0.01m
15、m/a，醋酸在 316L 中能形成钝化膜，所以对合金的腐蚀性很小。5）风载荷P=2.25W=2.250.740.25=0.420kPa=420Pa为风压高度变化系数, 对于有密集建筑群的大城市，取 0.74W 为建罐地区基本风压，根据建筑结构荷载规范 ，基本风压取值，南京 50 年一遇风压值为 0.25KN/m3。设计考虑储存液体静压力由上至下逐渐增加，且储罐容积1000 立方米，采用不等壁厚。由于甲醇罐直径 26.6m，可以采用定点法计算。由 GB50341-2003产式圆筒钢制焊接油罐设计规范 ，壁厚计算公式：（13）ddHD)3.0(9.4t（14）tt ).(.- 9 -式中 储存介质
16、条件下罐壁板的计算厚度（mm）dt 试水条件下罐壁板的计算厚度（mm）t 油罐内径（m）D 计算液位高度（m），从所计算的那圈壁板底端到罐壁包边角钢顶部的高H度，或到溢流口下沿（有溢流口时）的高度 储液相对密度（取储液与水密度之比）设计温度下钢板的许用应力（ ）daMP 常温下钢板的许用应力t 焊接接头系数，取 =0.9;当标准规定的最低屈服强度大于 390 时， aMP底圈罐板取 =0.85表 1-3 钢板许用应力值计算壁厚分别加至各自附加壁厚的较大值。设计每圈板宽2米，共五块板。取 C1=0.8mm，C 2=2.0mm 从底下开始计数，计算可得：第一层： 9.73m8029.01576.3
17、-.249)3.0(4.921 ）（ DHtd- 10 -m5.9089.157263-04.)3.0(4.91 ）（CDHto第二层： 8.43029.01576.3-8.249)3.0(4.921 ）（ CDHtd.m.63-8.).(.1 ）（o第三层： 7.03829.01576.3-.249)3.0(4.921 ）（ CDHtd.m8.63-.).(.1 ）（o第四层： 5.38029.01576.3-4.249)3.0(4.921 ）（ CDHtd.m8.63-.).(.1 ）（o第五层： 5.38029.01576.3-4.249)3.0(4.921 ）（ CDHtd.m8.63-.).(.1 ）（o表 1-4罐壁最小公称厚度
